CN106656038B - 一种光伏组件封装胶膜抗pid性能加速测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，该方法首先用封装胶膜封装制作小型太阳能光伏组件；将组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在组件内通恒定电流，记录恒流源显示的电压值；然后在组件正面玻璃面贴上导电金属箔，在高温、高湿度和施加偏置电压条件下，对组件进行1h～96h PID测试后，再用恒流源往组件内通恒定电流，记录恒流源显示的电压值；最后得到电压下降比例。本发明通过在小组件内通恒定电流测试电压下降的方式判断封装胶膜的抗PID性能，简化了组件制作、PID前后测试步骤及对老化、测试设备的要求，节约了测试成本和时间，对优化抗PID封装胶膜配方和生产工艺具有指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件领域，特别涉及一种光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法。
背景技术
随着光伏行业的蓬勃发展，全球各地有越来越多的光伏电站建成并投入使用。但在电站系统运行过程中，一些影响组件正常发电的问题也逐渐被发现。其中，尤以晶硅光伏组件的电位诱发衰减(Potential Induced Degradation,简称PID)效应最受关注，因该现象导致的组件功率衰减的程度较为严重。目前，各大组件公司已经纷纷研发出了抗PID电池片，开出了抗PID组件产品，封装胶膜厂家也都推出了抗PID的封装胶膜产品。
中国专利CN104079241A公开了一种电池组件PID的实验板及其测试方法，本发明通过设定高低温交变湿热试验箱内的参数模拟真实环境中的电池组件的运行环境，将实验板依次通过实验前后IV测试、EL测试，并记录数据，将实验前后测试参数进行汇总，得出PID衰减速率。该方法对测试设备要求较高、测试过程较为复杂且适用于组件的PID性能表征针对电池片的PID测试。中国专利CN103618499A公开了一种太阳能电池片电势诱导衰减(PID)测试装置及测试方法。
然而，目前国内外尚未有专门针对光伏组件封装胶膜抗PID性能的加速测试方法。虽然，组件PID测试方法可以用于表征封装胶膜，但是一般需要封装电池片制备成常规尺寸大组件，在PID实验前后测试组件的IV曲线和EL照片，整个实验及测试过程对老化和测试设备的要求较高，且所需设备都较为昂贵，对于封装胶膜抗PID性能的表征还不够方便快速。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，本发明简单方便、快速、安全可靠、实验测试设备要求较低。
本发明的目的通过以下技术措施来实现：一种光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，包括以下步骤：
(1)制作一种小型太阳能电池组件，结构至少包含玻璃、封装胶膜、太阳能电池和背部支撑材料。
(2)将组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在组件内通恒定电流I，记录恒流源显示的电压值为初始数据V0；
(3)在组件正面玻璃面贴上导电金属箔；
(4)在高温、高湿度和施加偏置电压条件下，对组件进行1h～96h PID测试；
(5)将组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在组件内通与步骤(2)相同的恒定电流I，记录恒流源显示的电压值为终点数据V；
(6)计算PID测试前后胶膜所封装组件的电压下降比例η(,η越小光伏组件封装胶膜抗PID性能越好)。
所述的封装胶膜为光伏组件封装用胶膜，优选为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)胶膜或聚烯烃(PO)胶膜中一种或两种。
所述的小型光伏组件为太阳能电池发电单元个数或发电面积为常规尺寸组件的60％及以下的光伏组件，优选为包含1片～36片电池的光伏组件。
所述的太阳能电池为晶体硅电池或薄膜电池，优选为晶硅电池片，进一步优选为减反射层折射率为2.08及以上的晶硅电池片。
所述的恒流源的电流和电压测试精度至少达小数点后两位；
在所述步骤(2)和步骤(5)中，恒流源在组件内通恒定电流范围为0.01A～15A，优选为0.01A～5A，测试单个电流点或逐一测试多个电流条件下的电压数据。
所述导电金属箔为铜箔或铝箔，且要求与玻璃面充分接触。
在所述步骤(4)中，测试温度设置为60℃～121℃，湿度设置为85％～100％。施加偏置电压为组件正负极短接后连接偏置电源正极，组件表面金属箔连接负极并接地；所述偏置电源电压可为负向输出或正向输出，施加电压范围为-600V～-2000V或+600V～+2000V。
本发明还涉及所述的太阳能电池的抗PID性能的表征。
本发明的有益效果是：本发明通过测试小组件在恒定电流下电压下降的方式判断封装胶膜的抗PID性能，简化了组件制作、PID测试步骤及老化测试设备要求，节约了测试成本和时间，对优化抗PID封装胶膜配方和生产工艺具有指导意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
(1)分别用常规EVA胶膜、抗PID EVA胶膜各封装同种同批次折射率在2.08的P型多晶硅电池，制作成2个包含36片电池的小型光伏组件；
(2)将每块组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在每块组件内依次分别通恒定电流1A，3A和15A，记录每个电流下恒流源显示的电压值，作为初始数据V0；
(3)在组件玻璃面贴上导电铝箔；
(4)在85℃，85％RH，施加-2000V偏置电压条件下，对组件进行PID 48h测试；
(5)将每块组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在每块组件内依次分别通恒定电流1A，3A和15A，记录每个电流下恒流源显示的电压值，作为终点数据V；
(6)计算PID测试前后每种胶膜所封装组件的同一电流下电压的下降比例η。
对比测试：在每块组件PID测试前后分别测试组件功率，计算功率衰减率。
实施例2：
(1)分别用抗PID EVA胶膜、常规交联型PO胶膜各封装同种同批次N型单晶电池，制作成2个包含1片电池的小型光伏组件；
(2)将每块组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在每块组件内分别通恒定电流5A，记录每个电流下恒流源显示的电压值，作为初始数据V0；
(3)在组件玻璃面贴上导电铝箔；
(4)在121℃，100％RH，施加+2000V偏置电压条件下，对组件进行PID 1h测试；
(5)将每块组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在每块组件内依次分别通恒定电流5A，记录每个电流下恒流源显示的电压值，作为终点数据V；
(6)计算PID测试前后每种胶膜所封装组件的同一电流下电压的下降比例η。
对比测试：在每块组件PID测试前后分别测试组件功率，计算功率衰减率。
实施例3：
(1)分别用常规交联型PO胶膜、抗PID增强交联型PO胶膜封装同种同批次的晶硅异质结HIT电池，制作成2个包含4片电池的小型光伏组件；
(2)将每块组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在每块组件内依次分别通恒定电流0.01A，0.5A和2A，记录每个电流下恒流源显示的电压值，作为初始数据V0；
(3)在组件玻璃面贴上导电铝箔；
(4)在60℃，85％RH，施加-600V偏置电压条件下，对组件进行PID 96h测试；
(5)将每块组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在每块组件内依次分别通恒定电流0.01A，0.5A和2A，记录每个电流下恒流源显示的电压值，作为终点数据V；
(6)计算PID测试前后每种胶膜所封装组件的同一电流下电压的下降比例η。
对比测试：在每块组件PID测试前后分别测试组件功率，计算功率衰减率。
实施例4：
(1)分别用抗PID EVA胶膜、热塑性PO胶膜封装同种同批次的铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池，制作成2个包含30cm*30cm面积CIGS电池的小型光伏组件；
(2)将每块组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在每块组件内依次分别通恒定电流4A和10A，记录每个电流下恒流源显示的电压值，作为初始数据V0；
(3)在组件玻璃面贴上导电铝箔；
(4)在90℃，90％RH，施加+600V偏置电压条件下，对组件进行PID 24h测试；
(5)将每块组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在每块组件内依次分别通恒定电流4A和10A，记录每个电流下恒流源显示的电压值，作为终点数据V；
(6)计算PID测试前后每种胶膜所封装组件的同一电流下电压的下降比例η。
对比测试：在每块组件PID测试前后分别测试组件功率，计算功率衰减率。
采用不同胶膜封装同种太阳能电池成小型光伏组件，相同条件PID测试前后，根据恒流源测试的同一电流下电压的下降比例，分析封装胶膜的抗PID性能，如果每个电压值都没有下降或电压值下降较小(<5％)，则被测封装胶膜具备抗PID性能；如果一个及以上电压值下降较多(>5％)，则被测封装胶膜不具备保护该种太阳能电池抗PID的性能。
Claims (14)
1.一种光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制作一种小型光伏组件，结构至少包含玻璃、封装胶膜、太阳能电池和背部支撑材料；
(2)将组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在组件内通恒定电流I，记录恒流源显示的电压值为初始数据V0；
(3)在组件正面玻璃面贴上导电金属箔；
(4)在高温、高湿度和施加偏置电压条件下，对组件进行1h～96h PID测试；
(5)将组件正面遮光后，采用恒流源连接组件正极和负极，在组件内通与步骤(2)相同的恒定电流I，记录恒流源显示的电压值为终点数据V；
(6)计算PID测试前后胶膜所封装组件的电压下降比例η：η越小表明光伏组件封装胶膜抗PID性能越好。
2.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述的封装胶膜为光伏组件封装用胶膜。
3.根据权利要求2所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述的封装胶膜为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA胶膜或聚烯烃PO胶膜中一种或两种。
4.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述的小型光伏组件为太阳能电池发电单元个数或发电面积为常规尺寸组件的60％及以下的光伏组件。
5.根据权利要求4所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述的小型光伏组件为包含1片～36片电池的光伏组件。
6.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述的太阳能电池为晶体硅电池或薄膜电池。
7.根据权利要求6所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述的太阳能电池为晶硅电池片。
8.根据权利要求7所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述的太阳能电池为减反射层折射率为2.08及以上的晶硅电池片。
9.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述的恒流源的电流和电压测试精度至少达小数点后两位。
10.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：在所述步骤(2)和步骤(5)中，恒流源在组件内通恒定电流范围为0.01A～15A，测试单个电流点或逐一测试多个电流条件下的电压数据。
11.根据权利要求10所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：在所述步骤(2)和步骤(5)中，恒流源在组件内通恒定电流范围为0.01A～5A，测试单个电流点或逐一测试多个电流条件下的电压数据。
12.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：所述导电金属箔为铜箔或铝箔，且要求与玻璃面充分接触。
13.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，测试温度设置为60℃～121℃，湿度设置为85％～100％。
14.根据权利要求1所述的光伏组件封装胶膜抗PID性能加速测试方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，施加偏置电压为组件正负极短接后连接偏置电源正极，组件表面金属箔连接负极并接地；所述偏置电源的电压可为负向输出或正向输出，施加电压范围为-600V～-2000V或+600V～+2000V。
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